Dlaczego system antyprzymrozkowy nie zadziałał?

Wielu sadowników, chroniących drzewa owocowe przed przymrozkami za pomocą systemów zraszania nadkoronowego, zgłaszało bardzo duże uszkodzenia w kwiatach czy zawiązkach po nocy z 26 na 27 kwietnia. W tym artykule znajduje się analiza przyczyn niepowodzenia w ochronie.

PRZYMROZEK ROZPOCZĄŁ SIĘ O 19:00–20:00

Na poniższej mapie znajduje się informacja, w jakich regionach wystąpiły przymrozki na bazie mokrego termometru (dane z systemu Farm Smart Alert – www.farmsmart.pl). Temperatura mokrego termometru to temperatura, do której schładza się powierzchnia roślin na skutek parowania wody. W praktyce lepiej niż temperatura powietrza pokazuje moment, w którym zaczyna dochodzić do zamarzania tkanek roślinnych.

W punktach na mapie oznaczonych kolorem bordowym temperatura spadła na wysokości 1 metra poniżej -4,0°C, a miejscami dochodziła nawet do -7,0°C.

Mapa 1. Opis obszarów, gdzie i jakie wystąpiły przymrozki na podstawie mokrego termometru w rzeczywistych stacjach pogodowych z 26 na 27 kwietnia.

W niedzielę 26 kwietnia przymrozek przyszedł znacznie wcześniej niż zwykle. Na wykresie 1 widać dane z jednej ze stacji koło Warki. Temperatura powietrza pokazywała jeszcze o 22:00 ponad +2°C. O 23:00 wynosiła już -0,96°C. Na wykresie 2 przedstawione są dane z tej samej stacji, ale pokazujące temperaturę mokrego termometru. O 22:00 wynosiła ona już -2,44°C, a o 20:00 wynosiła +0,48°C. Tak duża różnica pomiędzy suchym i mokrym termometrem wynikała z bardzo niskiej wilgotności powietrza (wykres 3). Taka niska wilgotność występowała w całej Polsce od 19:00 do 23:00.

Wykres 1. Przebieg temperatury powietrza na stacji rzeczywistej z 26 na 27 kwietnia w Warka–Piaseczno (region warecki)

Wykres 2. Przebieg temperatury mokrego termometru na stacji rzeczywistej z 26 na 27 kwietnia w Warka–Piaseczno (region warecki)

Wykres 3. Przebieg wilgotności powietrza 26 i 27 kwietnia na stacji rzeczywistej w Warka–Piaseczno (region warecki)

KLUCZOWA PRZYCZYNA NIEPOWODZENIA – SPÓŹNIONE URUCHOMIENIE SYSTEMU

Bardzo wielu sadowników uruchomiło instalację antyprzymrozkową około godziny 22:00. Najważniejszym czynnikiem, który zadecydował o nieskuteczności ochrony, było opóźnienie w uruchomieniu systemu o około 2 godziny. W momencie jego włączenia temperatura mokrego termometru znajdowała się już w okolicach -2°C, co oznacza, że rośliny były już istotnie wychłodzone i przekroczyły próg bezpiecznej ochrony.

Decyzja o uruchomieniu najprawdopodobniej była oparta na temperaturze suchego termometru, która przy niskiej wilgotności (20–40%) była wyraźnie wyższa niż temperatura mokrego termometru. W efekcie system został włączony zbyt późno – w momencie, gdy proces uszkodzeń był już w toku.

PRECYZYJNA PROGNOZA – KLUCZ DO SUKCESU

24 kwietnia w portalu e-sadownictwo ukazał się komunikat dotyczący prognozy zagrożenia przymrozkami na bazie mokrego termometru:
https://www.e-sadownictwo.pl/artykuly/porady/komunikaty-sadownicze/16790-uwaga-grozne-przymrozki-26-27-kwietnia-jak-ograniczyc-uszkodzenia

Przedstawiony tam został wykres, który znajduje się poniżej. Pokazuje on prognozę wystąpienia przymrozków na bazie mokrego termometru. Jak widać, już 24 kwietnia można było prognozować silny i wczesny przymrozek. Prognoza w bardzo dużym stopniu pokryła się z rzeczywistą temperaturą mokrego termometru na stacji meteorologicznej (wykres 2).

Wykres 4. Prognoza z 24 kwietnia przedstawiająca temperaturę mokrego termometru z 26 na 27 kwietnia. Dane z systemu Farm Smart Alert w Warka–Piaseczno (region warecki).

Prognozowanie wystąpienia przymrozków na bazie mokrego termometru może być bardzo przydatne w planowaniu uruchamiania instalacji przeciwprzymrozkowych. Dane w systemie Farm Smart Alert (www.farmsmart.pl) są opracowywane na podstawie tzw. wirtualnej stacji pogodowej, czyli profesjonalnych danych meteorologicznych i satelitarnych, z wykorzystaniem odpowiednich algorytmów oraz sztucznej inteligencji. Taką wirtualną stację można przypiąć „pinezką” do swojego sadu i uzyskiwać bieżące dane w aplikacji. System ten może być bardzo pomocny, jednak decyzję o uruchomieniu ochrony należy podejmować przede wszystkim na podstawie własnego mokrego termometru.

Prognoza przymrozków na bazie mokrego termometru udostępniana przez Farm Smart Alert jest obliczana na podstawie prognozy suchego termometru oraz wilgotności powietrza. Lokalnie na temperaturę mokrego termometru bardzo duży wpływ ma również typ gleby i jej wilgotność (więcej w dalszej części artykułu).

NISKA WILGOTNOŚĆ POWIETRZA JAKO CZYNNIK KRYTYCZNY

Warunki wieczoru 26 kwietnia charakteryzowały się bardzo niską wilgotnością powietrza (20–60%), co znacząco pogorszyło skuteczność zraszania. W takich warunkach występuje duża różnica między temperaturą suchego i mokrego termometru (tzw. depresja psychrometryczna), co oznacza silny potencjał do parowania. To właśnie ten czynnik sprawił, że po uruchomieniu systemu zamiast efektu ochronnego doszło do intensywnego chłodzenia.

MECHANIZM DODATKOWEGO WYCHŁADZANIA (FLASH COOLING)

Po włączeniu zraszania w suchym powietrzu pierwszą dominującą reakcją nie jest zamarzanie wody, lecz jej intensywne parowanie. Proces ten pochłania duże ilości energii cieplnej z otoczenia, w tym bezpośrednio z tkanek roślinnych. W efekcie dochodzi do:

• gwałtownego spadku temperatury kwiatów i zawiązków,
• obniżenia ich temperatury nawet o kilka stopni,
• pogłębienia stresu termicznego jeszcze przed pojawieniem się efektu ochronnego.

Jeżeli system zostaje uruchomiony zbyt późno, ten etap „szokowego chłodzenia” może przesądzić o powstaniu uszkodzeń. Zraszanie nie podnosi temperatury roślin powyżej 0°C – jego rola polega na utrzymaniu temperatury w pobliżu tego poziomu dzięki ciepłu wydzielanemu podczas zamarzania wody. Jeżeli jednak start nastąpi przy temperaturze mokrego termometru poniżej 0°C:

• rośliny są już wychłodzone poniżej poziomu krytycznego,
• proces zamarzania nie jest w stanie cofnąć uszkodzeń,
• system jedynie „utrwala” stan uszkodzeń tkanek.

DODATKOWE CZYNNIKI, KTÓRE MIAŁY WPŁYW NA NIEPOWODZENIE

Silny wiatr

Dodatkowym czynnikiem pogarszającym skuteczność ochrony był wiatr. Około godziny 19:00 jego prędkość wynosiła około 4 m/s, a w momencie uruchomienia systemu spadła do około 2 m/s. Mimo osłabienia nadal był to czynnik istotny, ponieważ przy niskiej wilgotności powietrza wiatr intensyfikował parowanie wody z powierzchni roślin. W efekcie zwiększał wychłodzenie tkanek i opóźniał uzyskanie stabilnego efektu ochronnego.

Przy wilgotności 40–50% wiatr:

• usuwał wilgotną warstwę powietrza znad kwiatów,
• dostarczał suche powietrze,
• przyspieszał parowanie wody,
• zwiększał efekt wychłodzenia po uruchomieniu zraszania.

Niska wilgotność gleby

Jak wspomniano wcześniej, prognoza przymrozków na bazie mokrego termometru udostępniana przez Farm Smart Alert jest obliczana na podstawie prognozy suchego termometru oraz wilgotności powietrza. Lokalnie bardzo duży wpływ na temperaturę mokrego termometru ma również typ gleby i jej wilgotność.

Gleby lekkie i suche szybciej tracą ciepło, co może powodować, że temperatura mokrego termometru lokalnie spada nawet o około 2°C poniżej wartości prognozowanych. Z kolei gleby cięższe i wilgotne działają stabilizująco dzięki większej pojemności cieplnej.

Istotnym czynnikiem jest także wcześniejsze nawodnienie gleby. Wilgotna gleba akumuluje więcej ciepła w ciągu dnia i oddaje je nocą, co może podnieść lokalną temperaturę i ograniczyć tempo jej spadku. W praktyce odpowiednie zarządzanie wilgotnością gleby może znacząco poprawić skuteczność systemów antyprzymrozkowych.

Opracował:
Mgr inż. Mirosław Maziarka
Prezes firmy Agro Smart Lab sp. z o.o.

Agro Smart Lab jest właścicielem systemu Farm Smart Alert.